Implementation and verification of the resolved Reynolds stress transport equations in OpenFOAM
Aarhus University（奥胡斯大学）；Kamstrup A/S（卡姆斯特罗普股份有限公司）
本文在OpenFOAM中实现并验证了一个用于计算大涡模拟中解析雷诺应力输运方程全部收支项的函数对象库，通过槽道流和管道流的网格细化研究证明其能准确收敛于DNS数据，为开源CFD社区提供了湍流分析工具。
2025-11-06 physics.flu-dyn
Transonic buffet and incompressible low-frequency oscillations at high Reynolds numbers
本研究通过高雷诺数（Re=1e7）下的不可压缩与可压缩URANS模拟及SPOD分析，证明跨声速抖振与低频振荡共享同一机制，且无需激波或可压缩性，其根源在于流动分离，为扩展飞行包线提供了控制策略依据。
2025-09-25 physics.flu-dyn
Viscous jetting and Mach stem bifurcation in shock reflections: experiments and simulations
通过激波反射实验研究了前向喷流产生的大尺度对流混合。实验在楔角为$θ_{\mathrm{w}} = 30^{\circ}$的氮气、丙烷-氧气和己烷中进行，入射激波马赫数达到$M = 4$。实验得到补充的冲击解析粘性模拟的三相点反射在己烷中的$M = 2.5$ $6$。在更广泛的参数范围内进行非粘性模拟。雷诺数高达$Re \lesssim 10^3$的模拟和雷诺数$Re \sim 10^5$的实验覆盖。研究表明，当等熵指数降低，马赫数和雷诺数增加时，前向喷流靠近马赫干，形成涡，使激波阵面变形，在某些情况下使马赫干分叉。实验表明，在低等熵指数（$γ\le 1.15$）下，涡中的Kelvin-Helmholtz不稳定性引起马赫杆后面的大尺度对流混合。在$M$ - $θ_{\mathrm{w}}$-$γ$相空间中绘出了无粘模拟中马赫干分叉（三重Mach-White反射）的极限。发现$γ\approx 1.3$的最大等熵指数超过该指数不发生分叉（在$θ_{\mathrm{w}} = 30^{\circ}$）。这与不规则/规则爆炸胞状结构之间的边界紧密匹配。
2020-08-25 physics.flu-dyn
Shock-induced heating and transition to turbulence in a hypersonic boundary layer
采用直接数值模拟（DNS）和壁面模型大涡模拟（WMLES）方法，研究了不同入射角下入射激波与冷壁面上马赫数为6的高超声速层流边界层的相互作用。在足够大的激波入射角下，边界层通过激波冲击下游附近近壁条纹的破裂转变为湍流，而不需要任何来流自由流扰动。过渡导致局部显着增加的斯坦顿数和表面摩擦系数，与高入射角增大的峰值热机械载荷以近似线性的方式。统计分析的边界层下游的相互作用，为每种情况下，量化流向的空间变化的雷诺类比因子，并表示故障的Morkovin的假设附近的墙壁，速度和温度变得相关。一个修改后的强雷诺模拟与一个固定的湍流普朗特数观察到执行最好的。传统的变换不能使不可压缩的对数定律上的平均速度剖面塌陷。WMLES促进过渡和峰值加热，延迟分离，并提前再附着，从而缩短分离泡。当冲击导致过渡，WMLES提供预测的DNS峰值热机械载荷内$\pm 10\%$的计算成本低于DNS的两个数量级。下游的相互作用，在湍流边界层，WMLES同意与DNS结果的雷诺相似因子，速度和温度的平均剖面，包括温度峰值，和温度/速度的相关性。
2020-10-20 physics.flu-dyn
Pore-resolved simulations of turbulent boundary layer flow over permeable and impermeable sediment beds
孔解析直接数值模拟湍流明渠流进行比较的结构和动力学的湍流在不渗透的粗糙和光滑的墙壁多孔沉积物床的渗透雷诺数（$Re_K$）为2.6，代表的水生床。四种配置进行了研究，即，（i）渗透床随机堆积的沉积物颗粒，（ii）一个不渗透的壁与匹配的沉积物床的顶层的粗糙度元素的全层，（iii）一个不渗透的壁与粗糙度元素的半层，和（iv）一个光滑的壁。双平均法用于计算平均速度、雷诺应力、形状诱导应力和湍流动能预算。据观察，平均速度，雷诺应力，和形式诱导的压力-速度相关性代表上升流和下降流通量的渗透床和不渗透的全层壁的情况下，在大小上是相似的。然而，对于不可渗透的半层的情况下，壁阻塞效应导致更高的流向和更低的壁法向应力相比，渗透床的情况下。床粗糙度增加雷诺剪切应力，而渗透率的影响很小。床渗透率，在相反的雷诺应力，显着影响形式诱导的剪切应力。床剪切应力统计表明，极端事件的概率增加，在渗透床和粗糙壁的情况下，光滑的壁。研究结果表明，床渗透率可以有显着的影响模型的潜流交换和床剪切和压力波动的影响，更好地捕捉考虑至少沉积物的顶层。
2022-04-29 physics.flu-dyn
Compressibility Effects on Leading-Edge Dynamic Stall Criteria at High Reynolds Number
Iowa State University（爱荷华州立大学）
研究发现，在高马赫数下，前缘动态失速判据的预测准确性下降，需修改以适应压缩流场中的强激波影响。
2025-12-29 physics.flu-dyn
Analytic study of the continuous spectrum of three-dimensional weak shock layers
Faculty of Aerospace Engineering, Technion, Israel Institute of Technology（以色列理工学院航空航天工程学院）
本研究通过解析方法分析三维弱可压缩激波层的线性稳定性，将其分解为可压缩与涡旋分量，发现三维斜扰动稳定性不低于对应二维扰动，且涡分支谱随波数平方远离虚轴，是Squire定理的雷诺数无关类似物。
2026-09-09 physics.flu-dyn
Simulation of the FDA Nozzle Benchmark: A Lattice Boltzmann Study
背景和目的：与颅内小血管中的流动相反，许多血流构型（如主动脉血管和动脉瘤中的血流构型）涉及更大的雷诺数，因此涉及过渡或湍流条件。处理这样的系统需要强大的和有效的数值方法。研究方法：在这里，我们评估的性能的晶格玻尔兹曼求解器与充分的厄米展开的平衡和中心厄米矩碰撞算子在较高的雷诺数，特别是在解决模拟。为此，食品和药物管理局的基准喷嘴被认为是在三个不同的雷诺数涵盖所有制度：1）层流在雷诺数为500，2）过渡在雷诺数为$3500$，和3）低层次的湍流在雷诺数为6500。结果如下：晶格玻尔兹曼的结果进行了比较，与以前发表的实验室间的实验数据通过粒子图像测速。我们的研究结果表明，在整个喷嘴的实验测量，证明了良好的性能，即使在欠分辨率的模拟求解器。结论：以这种方式，快速但足够准确的数值预测可以实现有关医疗应用的实际利益的流动配置。
2022-04-22 physics.flu-dyn
Analysis of second-moments and their budgets for Richtmyer-Meshkov instability and variable-density turbulence induced by re-shock
利用高分辨率可压缩Navier-Stokes数值模拟的数据，用二阶矩分析方法研究了马赫数为1.45的激波和随后的二次激波在两种高Atwood数理想气体（六氟化硫和空气）交界面上引起的非线性Richtmyer-Meshkov不稳定性和混合转捩。分析首先解决了两个二阶矩的重要性：湍流质量通量和密度比体积协方差，连同他们的运输方程。这些量在该变密度流中Favre平均雷诺应力和湍流动能的发展中起着至关重要的作用。然后，网格的敏感性和时间演变的湍流量，其中包括二阶矩进行了研究，其次是详细研究的传输方程的二阶矩，包括雷诺应力和湍流动能与良好的解决数据前再冲击。再激波后，同样的，但大尺度的湍流量的预算进行了研究的子过滤器尺度应力的影响考虑。这些大规模的数量的预算示出从数值正则化有一个微不足道的影响。最后，还考察了子过滤尺度应力对不同过滤程度下大尺度湍流量收支的影响。
2022-04-15 physics.flu-dyn
Predicting any small-scale statistics of high-Reynolds-number turbulence using ensemble simulations
提出基于异构低雷诺数模拟集合的统计混合方法，以前所未有的精度预测高雷诺数湍流的复杂小尺度统计，并发现其权重分布可由湍流反常标度指数推断。
2025-06-30 physics.flu-dyn
Grid-converged Solution and Analysis of the Unsteady Viscous Flow in a Two-dimensional Shock Tube
激波管中的流动是极其复杂的，由于激波、接触表面和管侧壁上的边界层的相互作用，具有尖锐锋、流动分离和旋涡的动态多尺度结构。预测和理解复杂的流体动力学具有重要的理论和实际意义。这也是一个极具挑战性的问题，数值模拟，特别是在相对较高的雷诺数。Daru & Tenaud（Daru，V. & Tenaud，C. 2001年非定常粘性激波流TVD高分辨率格式的评价。Computers & Fluids 30，89-113）提出了一个二维模型问题作为高分辨率格式的数值试验，以模拟方形封闭激波管中的流场。虽然许多研究人员已经尝试了这个问题，使用各种计算方法，还没有一个商定的网格收敛的解决方案，在雷诺数为1000的问题。本文提出了一个严格的网格收敛研究和网格收敛的解决方案，这个问题使用一个新开发的，有效的，高阶气体动力学格式。从融合解决方案中提取的关键数据将作为基准数据进行记录。详细讨论和分析了Re = 1000时流动的复杂流体动力学。数值计算揭示的主要现象包括流体通过弯曲激波的向下集中、涡的形成、激波分叉的机理、射流沿底壁的结构以及接触面附近的Kelvin-Helmholtz不稳定性。
2017-05-25 physics.flu-dyn
Mechanisms of transonic buffet over supercritical airfoils revealed by direct numerical simulations
Stanford University（斯坦福大学）
通过直接数值模拟揭示超临界翼型跨声速抖振机制：识别出单一主导全局模态，并阐明激波-声波反馈回路（含两条传播路径）如何维持抖振周期，统一了抖振的物理图景。
2026-09-24 physics.flu-dyn
Wall-resolved large eddy simulations of a pitching airfoil incurring in deep dynamic stall
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本研究通过壁解析大涡模拟分析了深动态失速pitching翼型的流动演变，与实验数据对比，验证了计算模型跨度与弦长比的重要性。
2025-01-15 physics.flu-dyn
Numerical and Experimental Investigation of a NACA 64A-110 Airfoil in Transonic Flow Regime
在本文中，我们给出了NACA 64 A-110翼型在$Ma=0.72$和相对于弦长的雷诺数为$Re_c=930.000$的两种攻角下的实验和数值参考数据。试验用例的设计是为了提供$0^\circ$条件下非倾斜翼型的数据和$3^\circ$条件下稳定定常激波的数据。对于这两种情况，我们在亚琛工业大学的三音速风洞中进行了实验，包括PIV数据以及数值壁分辨大涡模拟。结果表明，在尾流和边界层区域，平均速度和雷诺应力是匹配的。实验显示了一个更强的激波，包括一个λ结构，但激波位置和整体流动物理是在很好的协议，为测试的攻角。生成的数据可用于代码验证、功能开发和湍流建模。
2023-03-17 physics.flu-dyn
Pore-resolved investigation of turbulent open channel flow over a randomly packed permeable sediment bed
本文通过孔隙解析DNS研究不同渗透率雷诺数下湍流明渠流与随机堆积可渗透沉积物床的相互作用，揭示了床面应力统计特征及其对潜流带输运建模的意义。
2023-08-15 physics.flu-dyn
High-resolution Navier-Stokes simulations of Richtmyer-Meshkov instability with re-shock
采用高分辨率二维和三维激波捕捉自适应网格加密方法，对马赫数为1.45的激波与六氟化硫-空气扰动平面界面的相互作用进行了多组分纳维-斯托克斯方程的数值模拟。对二维和三维模拟的网格分辨率的时间相关统计的敏感性进行了评估，以确保结果的准确性。利用数值计算结果，研究了二维和三维Richtmyer-Meshkov不稳定性在两个不同阶段发展的差异：（1）第一次激波后由多模态扰动引起的流体动力学不稳定性的初始增长;（2）再激波后向混沌或湍流状态的转变。通过改变输运系数，研究了雷诺数对三维模拟混合的影响。
2019-09-12 physics.flu-dyn
Spatiotemporal dynamics of transonic shock-wave/turbulent-boundary-layer interactions in an overexpanded planar nozzle
本文结合实验与三维DDES数值模拟，研究过膨胀平面喷管中弱跨声速激波/湍流边界层相互作用的时空动力学，揭示分离泡下游扰动通过气动声学反馈回路维持低频激波非定常性的机制。
2023-04-13 physics.flu-dyn
Significance of secondary baroclinic hydrodynamic instability on mixing enhancement in shock-bubble interaction
本文通过高分辨率数值模拟研究激波-气泡相互作用中的二次斜压流体动力学不稳定性，提出二次斜压涡量数表征其强度，并揭示混合率与SBV数平方成正比的标度行为及其与高雷诺数不稳定流动的机制差异。
2025-07-02 physics.flu-dyn
A unified view of elastic and elasto-inertial turbulence in channel flows at low and moderate Reynolds numbers
本文通过跨越四个数量级雷诺数的全分辨三维数值模拟，揭示平行流中弹性湍流与弹惯性湍流在低惯性条件下具有相似动力学特性，从而提出统一视角。
2024-12-09 physics.flu-dyn
Secondary breakup of drops at moderate Weber numbers: Effect of Density ratio and Reynolds number
液滴的破碎发生在几种自然和工业环境中。在这项研究中提出的完全解决的基于流体体积的模拟揭示了完整的流动物理和液滴动力学，导致在特定模式下的液滴的分裂。我们研究了密度比和雷诺数对液滴变形和随后破碎动力学的影响。的密度比韦伯数相位图，表明在不同的密度比和韦伯数的液滴的变形的变化。我们发现，在低密度比的液滴的破碎动力学是显着不同的，在高密度比观察。我们还研究了液滴变形和运动的时间特性。
2018-03-08 physics.flu-dyn
Stochastic representation of the Reynolds transport theorem: revisiting large-scale modeling
我们探讨的潜力制定的纳维-斯托克斯方程纳入随机描述的小尺度速度分量。该模型，建立从一个版本的雷诺输运定理适应于一个随机表示的流量，产生了一个大规模的描述中出现的各向异性的子网格张量，让人想起雷诺应力张量的流动动力学，连同漂移校正由于不均匀的湍流。相应的亚网格模式，它依赖于小尺度速度方差，推广Boussinesq涡动粘性假设。然而，它不再是从与分子耗散的类比中获得的，而是严格地从流动的随机建模中获得的。这一原则使我们能够提出几个子网格模型直接定义的解决流组件。我们评估和数值比较这些模型在一个标准的格林-泰勒涡流在雷诺数1600。的数值模拟，进行了准确的无发散方案，优于经典的大涡制剂，并提供了一个简单的演示所提出的大规模建模的相关性。
2016-11-09 physics.flu-dyn
Comprehensive Study on the Slat Noise of 30P30N High-Lift Airfoil Basd on High-Order Wall-Resolved Large-Eddy Simulation
本研究利用高阶壁面解析大涡模拟对30P30N高升力翼型缝翼噪声进行综合研究，验证了方法的准确性并降低了计算成本，揭示了雷诺数和迎角对噪声的影响，提出了改进的纯音频率预测公式。
2024-11-08 physics.flu-dyn
Two-dimensional compressible viscous flow around a circular cylinder
对圆柱绕流的可压缩粘性流动进行了直接数值模拟。本研究考虑二维，无激波连续流，通过改变雷诺数在20和100之间和自由飞行马赫数在0和0.5之间。结果表明，在临界雷诺数以上和以下的情况下，可压缩性的影响延长近尾迹脱落的二维流动。当雷诺数接近这个临界值时，尾流伸长变得更加明显。此外，我们确定的增长率和频率的线性不稳定的情况下，临界雷诺数以上。从分析中可以观察到，在时间周期性的完全饱和流中，随着雷诺数从其临界值增加，Bénard-von Kármán涡街的频率从线性稳定性分析中发现的主导不稳定频率增加，即使对于所考虑的低雷诺数范围。我们还注意到，压缩效应降低了线性增长阶段的增长率和主频。给出了圆柱绕流线性化后增长率和主频率随雷诺数和自由飞行马赫数变化的半经验函数关系。
2017-05-24 physics.flu-dyn
Dynamic Evolution of a Transient Supersonic Trailing Jet Induced by a Strong Incident Shock Wave
采用高分辨率时间分辨纹影技术和数值模拟方法研究了脉冲爆震发动机出口高度欠膨胀瞬态超声速射流的动态演化过程。实验证据提供了一个第二个三重激波配置的存在下，随着一个小激波之间的反射激波和滑流，这在一个稳态欠膨胀射流没有类似物。建立了一个准定常模型，该模型可以确定瞬态传播斜激波的激波后流动条件。将该模型应用于数值模拟，揭示了第二三相点形成的机理。因此，三相点的形成是由反射激波的瞬态运动开始的，该瞬态运动是由涡环的对流引起的。当涡环嵌入激波基本上作为平移的强斜激波运动时，反射激波向其稳态位置旋转。这就导致了压力不连续，必须通过形成小激波来解决。
2019-11-15 physics.flu-dyn
Time-resolved particle image velocimetry measurements with wall shear stress and uncertainty quantification for the FDA benchmark nozzle model
我们提出了使用先进的粒子图像测速（PIV）处理和后处理技术对医疗器械的计算流体动力学（CFD）分析的基准实验数据进行验证。这项工作是之前FDA赞助的多实验室研究的延伸，该研究使用了一种模仿几何形状的医疗器械，称为FDA基准喷嘴模型。在喷管喉部雷诺数为500、2，000、5，000和8，000时，在模型的五个重叠区域进行了时间分辨PIV分析。与先前的研究相比，图像的空间分辨率增加了两倍。使用总体相关、动态范围增强和相位相关处理数据，以提高信噪比和测量精度，并解析具有大速度范围和梯度的流动区域，这是许多血液接触医疗器械的典型特征。使用径向基函数（RBF）计算与器械安全性相关的参数，包括壁面和整体流中的剪切应力，以提高准确度。根据PIV测量结果计算了现场空间分辨压力分布、雷诺应力和能量耗散率。速度测量的不确定性估计直接从PIV相关平面，并在每个测量位置的壁面剪应力的不确定性分析，使用蒙特卡罗模型。（摘要截短）
2014-05-13 physics.flu-dyn
Linear Instability of Shock-Dominated Laminar Hypersonic Separated Flows
采用动力学直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法研究了双楔高超声速氮分子绕流中激波/边界层相互作用（SWBLI）系统的展向自激均匀扰动。流动的过渡努森数和单位雷诺数分别为3.4 x 10 $^{-3}$和5.2 x 10 $^4$ m $^{-1}$。由于上楔面产生的马赫数为7的分离（弓形）激波下游存在着强烈的热不平衡。线性不稳定性机制预计使预先计算的二维基流在展向扰动下可能不稳定。具体的目的是评估不稳定模式的增长率，波长，位置，和起源的展向周期性流动结构，以及在这种相互作用中存在的特征频率。
2021-01-11 physics.flu-dyn
Turbulent/non-turbulent interface in high Reynolds number pressure gradient boundary layers
本研究通过高分辨率PIV实验，在逆压梯度湍流边界层中检测TNTI，发现其壁法向范围比零压梯度更宽，并探讨了对条件平均统计的影响。
2024-12-14 physics.flu-dyn
Improved Delayed Detached Eddy Simulation with Reynolds-Stress Background Modeling
本研究提出基于微分雷诺应力背景模型的IDDES新变体，结合RANS区域各向异性解析与LES区域特性，通过槽道流校准验证，平板边界层应用与SST-RANS结果大体一致，偏差或源于合成湍流方法。
2023-08-24 physics.flu-dyn
Time-resolved quantitative visualization of complex flow field emanating from an open-ended shock tube by using wavefront measuring camera
对小型化手动激波管（Reddy管）开口端激波诱导复杂流场进行了定量可视化研究。在运行期间，马赫数Mi=1.3的平面激波通过低压驱动部分排出，保持与环境大气相通。利用自行研制的高分辨率（16Mpixel）波前测量相机系统，从激波放电的瞬间起，对放电管出口附近300 μ s的流场进行了定量记录。
2018-05-28 eess.IV physics.flu-dyn physics.ins-det
Reynolds-number effects in turbulent boundary layers around wing sections
在5 °迎角下，对NACA 4412机翼剖面周围的紊流边界层进行了四次分辨率良好的LES，Rec范围为100，000到1，000，000。通过与雷诺数近似匹配的ZPG TBL中的湍流统计比较，我们发现在较低的雷诺数下，逆压梯度（APG）的影响更强烈。这表明，在低Re的TBL的外部区域变得更加充满活力，通过壁正常对流与APG。这也反映在以下事实中：在较低雷诺数下，吸力侧的内标度壁面法向速度较大。特别是Rec = 200，000和400，000的机翼情况，其壁面法向速度分别比Rec = 1，000，000的情况大40%和20%。因此，与APG相关的外部区域激励机制与高Re TBL中存在的机制是互补的。
2018-12-10 physics.flu-dyn
Prediction of shock wave configurations in compression ramp flows
在这里，我们提供了一个理论框架，揭示了一个稳定的压缩斜坡流必须有最小的动能耗散，并可以证明使用最小作用量原理。对于给定的来流马赫数$M_{0}$和斜板角$α$，可以基于该理论确定表示流动系统状态的分离角$θ_{s}$。因此，冲击波形态和再附着冲击波后的压力峰值$p_{peak}$的形状都是可预测的。这些理论预测与实验数据和数值模拟吻合良好，涵盖了广泛的$M_{0}$和$α$。此外，对于大分离，理论表明$θ_{s}$仅取决于$M_{0}$和$α$，而与雷诺数$Re$和壁温$T_{w}$无关。这些事实表明，所提出的理论框架可以适用于其他流动系统的冲击波为主，这是无处不在的航空航天工程。
2020-05-16 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of an Idealised Richtmyer-Meshkov Instability Shock Tube Experiment
本文通过隐式大涡模拟和直接数值模拟研究初始条件对早期至中期Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响，发现宽带扰动下θ估计值在0.44-0.52间且与实验吻合，并指出基于速度场推断浓度场特性需谨慎。
2023-07-30 physics.flu-dyn
Interface-resolved DNS of vertical particulate channel flow in the turbulent regime
我们已经进行了直接数值模拟（DNS）研究稀释湍流颗粒流在垂直平面通道，考虑到成千上万的有限尺寸的刚性颗粒解决相界面。颗粒直径对应于大约11个壁单元，并且它们的终端雷诺数被设定为136。具有整体雷诺数2700的流体流被向上引导，这保持颗粒平均悬浮。模拟了两种密度比，相差4.5倍。两种流动情况下的相应Stokes数在近壁区为O（10），在外流区为O（1）。我们已经观察到形成大规模的细长条纹状结构，流向尺寸的顺序为8通道半宽和横流尺寸的顺序为一个半宽。与此同时，我们没有发现明显形成颗粒簇的证据，这表明大结构是由于流动的内在不稳定性，由颗粒的存在引发的。结果表明，平均流体速度剖面趋于凹形，湍流强度和法向应力各向异性强烈增加。在保持浮力、颗粒尺寸和体积分数恒定的同时改变斯托克斯数的效果相对较弱。
2011-08-31 physics.flu-dyn
Centreline shock reflection phenomena for Supersonic Internal Flows in the non-Rankine-Hugoniot zone: Overexpanded Supersonic Microjets
本文数值研究了过度膨胀轴对称微射流中的中心线激波反射现象，发现显著粘性可导致无粘理论不允许的三激波到两激波结构转变，并从数学角度预测了入射激波的纵向曲率。
2022-12-09 physics.flu-dyn
Resolvent analysis on the origin of two-dimensional transonic buffet
本文对翼型跨音速抖振的起源进行了预解分析。预解式分析的基本流是在弦基雷诺数为2000和自由流马赫数为0.85时NACA 0012翼型上的时间平均流。我们揭示了抖振的机制是埋在全球低雷诺数流动物理。在此低雷诺数下，主要的流动特征是冯卡门脱落。然而，我们表明，与适当的强迫输入，抖振可以出现，甚至在雷诺数是远远低于传统的跨音速抖振。抖振的来源被确定为在激波脚从窗口预解式分析，这是验证了同伴模拟使用持续强迫输入的基础上预解式模式。我们还评论的扰动在后缘附近的作用。本研究不仅提供了对抖振起源的见解，而且还为低雷诺数可压缩空气动力学提供了一个构建模块，因为人们对火星飞行的兴趣越来越大。
2021-03-24 physics.flu-dyn
Low Reynolds number flow in a packed bed of rotated bars
Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Otto-von-Guericke-Universität（奥托·冯·格里克大学）
研究低雷诺数下旋转棒堆叠床中气体流动特性，通过实验和数值模拟验证了流体行为与几何结构的关系，发现自由板区流动受慢速耗散喷流影响。
2026-04-07 physics.flu-dyn
Quantitative prediction of sling events in turbulence at high Reynolds numbers
该研究基于粒子路径上的速度梯度历史提出湍流弹射事件判据，将其归结为一维局域化问题，并通过全解析模拟验证，揭示高雷诺数、小Stokes数条件下弹射显著增强。
2022-08-10 physics.flu-dyn
Discontinuous Galerkin Methods for Hypersonic Flows
本文综述了用于高超声速流的间断伽辽金方法，涵盖求解器、激波捕捉、自适应及GPU上的高雷诺数直接数值模拟，展示了其无需湍流模型即可精确解析过渡流的能力。
2023-12-29 physics.flu-dyn
Experimental investigation of intermediate-dissipation range energy spectra in shear turbulence
Cornell University（康奈尔大学）
研究高雷诺数shear湍流中中间耗散范围能谱的形态，发现其符合通用拉伸指数形式，且拉伸指数与雷诺数无关。
2026-03-22 physics.flu-dyn
Performance of drag force models for shock-accelerated flow in dense particle suspensions
模型预测的阻力在一个粒子云的冲击加速后进行评估，从粒子分辨模拟的结果的帮助下，以量化有多少附近的粒子的接近所引入的干扰影响的阻力。这里评估的阻力模型包括准定常力、未扰动流力、无粘非定常力和粘性非定常力。基于体积分数和输入速度的两种稠密粒子幕修正方案也进行了评价。该模型以两种方式进行测试;首先，它们是基于粒子分辨模拟的体积平均流场进行评估的;其次，它们被应用于欧拉-拉格朗日模拟，并将结果与粒子分辨模拟进行比较。结果表明，这两种修正方案显着改善粒子力的预测，但平均总冲量的粒子上仍然是低估了两个修正方案在两个测试。以体积平均流场作为输入，体积分数修正给出了最好的结果。然而，在欧拉-拉格朗日模拟，它表明，速度波动模型，与速度校正方案，是至关重要的平均流场获得准确的预测。
2021-01-08 physics.flu-dyn
Fluid-mediated sources of granular temperature at finite Reynolds numbers
我们推导出解析解流体动力学源和汇颗粒温度在中等密度的弹性颗粒悬浮液在有限的雷诺数。用朗之万方程模拟相邻诱导阻力扰动，可以精确求解联合脉动加速度-速度分布函数$P\left(v^{\prime},a^{\prime};t\right)$。象限条件协方差积分的$P\left(v^{\prime},a^{\prime};t\right)$产生的流体动力学源和汇，决定了颗粒温度的演变。分析预测是一致的基准数据从粒子分辨直接数值模拟，并显示承诺作为一个一般的理论，从气体-固体泡状流。
2021-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the co-existence of transonic buffet and separation-bubble modes for the OALT25 laminar-flow wing section
针对OALT25层流翼型的跨声速流动，通过尺度解析模拟和谱本征正交分解，揭示了跨声速抖振、分离泡等三类非定常模态的共存特性及雷诺数、马赫数对各模态的不同影响规律。
2022-09-21 physics.flu-dyn
Entropic Multi-Relaxation Models for Simulation of Fluid Turbulence
最近引入的晶格玻尔兹曼（LB）模型族（Karlin，Bösch，Chikatamarla，Phys. Rev. E，2014）详细研究了不可压缩二维流动。一个框架，开发LB模型的基础上熵的考虑广泛。二阶收敛速度的数值证实，并表明，这些基于熵的模型恢复的Navier-Stokes解的水动力极限。与标准Bhatnagar-Gross-Krook（LBGK）和熵格子玻尔兹曼方法（ELBM）的比较表明，对于几种基准流和一系列网格分辨率和雷诺数，该方法具有优越的稳定性和精度。高雷诺数制度的研究，通过模拟二维湍流，特别是在解决的情况下。解决LBGK模拟相比，所提出的LB模型类表现出优异的性能和捕获湍流统计具有良好的精度。
2015-07-09 physics.flu-dyn
Extensive characterization of a high Reynolds number decelerating boundary layer using advanced optical metrology
本文介绍了在EUHIT项目框架内进行的一项实验，该实验旨在表征逆压梯度边界层流中的大尺度结构。使用多达16台sCMOS摄像机进行大尺度湍流边界层PIV测量，具有大视场和适当的空间分辨率。为了获得结构的展向/壁面法向特征，在特定的流向位置进行了展向/壁面法向平面的立体PIV测量。为了补充这些大视场测量，进行了长距离微型PIV、时间分辨近壁速度剖面和基于膜的测量，以确定沿模型的一些特定位置处的壁面剪切应力及其波动。
2017-02-09 physics.flu-dyn
Reynolds effects on transition to turbulence for hypersonic expansion and compression corner flows
CEA, CESTA（法国原子能委员会，塞斯塔）；DAAA, ONERA, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院，ONERA，空气动力学与推进学院）
本研究通过实验和数值分析，揭示了超音速扩张和压缩拐角流动中湍流转变的两种机制，揭示了低频声波在能量转移中的作用。
2025-12-06 physics.flu-dyn
Emergence of universal scaling in isotropic turbulence
本文通过高分辨率直接数值模拟表明，各向同性湍流导数统计中的普适幂律在微尺度雷诺数约10时即涌现，并确认横向速度梯度比纵向更具间歇性。
2023-03-30 physics.flu-dyn
Scaling of acceleration statistics in high Reynolds number turbulence
湍流中的加速度统计的缩放检查结合从文献中得到的数据与新的数据，从良好解决的直接数值模拟的各向同性湍流，显着扩展的雷诺数范围。在更高的雷诺数的加速度方差偏离以前的预测的基础上的多重分形模型，其特征拉格朗日不连续性作为一个天真的扩展欧拉不连续性。对于加速度的高阶矩，这种分歧甚至更加突出。相反，从一个已知的确切关系，我们涉及到的欧拉四阶速度梯度和速度增量统计的加速度方差的缩放。该预测与方差数据非常一致。我们的工作突出了需要考虑拉格朗日不确定性独立的欧拉对应的模型。
2022-06-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of bubble-induced turbulence at high Reynolds numbers
我们报告的调查湍流泡状流。气泡的尺寸大于耗散尺度，不能被视为逐点的夹杂物，并产生重要的流体动力场的载体流体在运动时。此外，当气泡的体积分数足够大时，由于流体动力学相互作用，气泡运动可能会引起集体搅动，表现出一些类似于流体动力学的特征。我们用数值方法处理这个复杂的现象，用流体体积（VOF）方法进行直接数值模拟（DNS）。在第一部分的工作中，我们进行二维和三维测试，以确定适当的数值和物理参数。然后，我们进行了一个高分辨率的三维鼓泡塔模拟，与实验室实验中使用的配置和物理参数相似。这是对这种配置尝试的最大模拟，并且只有由于自适应网格细化才有可能。结果与实验和以前的粗网格数值模拟进行了比较。特别是，一个点的液体速度波动的概率密度函数（PDF）是在良好的定量协议与实验，特别是在垂直方向上，虽然更多的极端事件采样在本配置。液体动能的光谱显示出明显的$k^{-3}$标度。能量传递的机制，特别是可能存在的级联被揭露的物理空间中的局部尺度的分析。与以前的模拟的比较表明，在何种程度上没有完全解决模拟可能还没有给出正确的结果，从统计的角度来看。
2020-09-23 physics.flu-dyn
Turbulent boundary layers around wing sections up to Rec = 1,000,000
本文研究了NACA 4412机翼吸力面逆压梯度（APG）紊流边界层（TBL）中的雷诺数效应。为此，我们分析了雷诺数下自由速度和弦长从Rec = 100，000到1，000，000的四种情况，所有情况都有5度迎角。四个解析良好的大涡模拟（LES）的结果被用来表征雷诺数对APG TBL的影响进行近似相同的压力梯度分布（由Clauser压力梯度参数β定义）。在匹配的摩擦雷诺数下，机翼剖面与零压力梯度（ZPG）数据的比较表明，对于大致相同的β分布，较低雷诺数的边界层对压力梯度效应更敏感。这反映在内标度的边缘速度Ue+，形状因子H，在外部区域和外部区域的湍流动能的产生的应力张量的组件的值。这一结论得到了较大的壁面法向速度和外尺度波动的支持，在较低的Rec cases.Thus，我们的研究结果表明，两个互补的机制有助于在TBL的外部区域的发展和大尺度的能量结构的形成：一个机制与雷诺数的增加，另一个连接到APG。本工作的未来扩展将旨在研究由于APG和增加雷诺数的外部区域激励机制的差异。
2019-04-16 physics.flu-dyn
Benchmark stress tests for flow past a cylinder at higher Reynolds numbers using EMAC
本文针对雷诺数500和1000的圆柱绕流测试问题，考察了Navier-Stokes方程的EMAC形式性能，发现其在最低阶Taylor-Hood单元上优于标准对流形式，但在高阶单元和欠解析网格上可能不稳定。
2025-07-12 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Meso-resolved simulations of shock-to-detonation transition in nitromethane with air-filled cavities
采用二维细观数值模拟方法研究了液态硝基甲烷（NM）与充空气圆形空腔混合物中激波转爆轰（SDT）的全过程。研究了无孔洞纳米管、孔洞阵列纳米管和孔洞随机分布纳米管的冲击起爆行为。对于随机分布的空腔的情况下，数百个空腔明确解决了在模拟中使用扩散界面的方法来处理两个不混溶的流体和GPU启用的并行计算。在不调用任何经验校准的现象学模型的情况下，模拟中的反应速率由阿克里欧斯动力学控制。对于净NM的情况下，所产生的SDT过程的特点是superdetonation，从热爆炸后，延迟后的入射冲击波的通道，并最终赶上领先的冲击波阵面。对于明确考虑中尺度非均匀性的情况，捕获了一个渐进的SDT过程。这两个不同的引发行为的净NM和非均相NM混合物同意与实验结果。通过检查混合物的全局反应速率，表征SDT过程的独特时间尺度，即，对于每个模拟测量超越时间。对于小于约$9.4~\mathrm{GPa}$的输入冲击压力，由非均质混合物产生的超越时间比纯NM短。这种敏化效应在较低的输入冲击压力下更为明显。随机分布的腔被发现是更有效地提高SDT过程中比一个规则的阵列的腔。统计分析的细观分辨率的模拟数据提供了更多的洞察SDT过程的能量释放的机制。
2019-05-15 physics.app-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Pseudo-turbulence models for compressible flow through random particle suspensions
基于颗粒解析模拟数据，将不可压缩伪湍流雷诺应力模型扩展至亚音速可压缩流动，并提出局部拉格朗日模型及能量方程闭合相关模型，用于欧拉-拉格朗日模拟。
2025-05-08 physics.flu-dyn
Sub-grid scale characterization and asymptotic behavior of multi-dimensional upwind schemes for the vorticity transport equations
研究了基于涡量输运的大涡模拟方法的亚网格尺度特性。特别是，我们考虑了一个多维迎风格式的涡度输运方程，并建立其属性在欠解决制度。详细研究了速度梯度、涡量和不变量等关键湍流统计量的渐近行为。修改后的方程分析表明，耗散可以控制本地通过非线性限制的梯度用于涡量重建的细胞表面，使低数值扩散得到良好的解决制度和高数值扩散实现在欠解决的地区。拟能预算突出了显着的能力，截断条款，以模仿真正的亚网格尺度耗散和扩散。修改后的方程还揭示了扩散条款，类似于几个常用的亚网格尺度模型，包括张量梯度和高粘度模型。几个典型的湍流情况下的调查表明，大规模的功能得到充分的代表，并保持一致的频谱能量在一系列的网格分辨率。在欠分辨模拟中的数值耗散是一致的，并且可以通过在修改的方程分析中发现的扩散项来表征。尺度分离的最小状态，以获得渐近行为的特点是使用度量，如有效的雷诺数和有效的网格间距。时间演变射流模拟，其特征在于大规模的涡结构，表明高雷诺数涡占主导地位的流动时，被捕获的标准得到满足，并需要扩散的非线性限制的涡量重建，以实现准确性，在欠分辨率的模拟。
2021-02-03 physics.flu-dyn
Characterization of supersonic boundary layers of adiabatic and isothermal curved surfaces with shock interactions
本文通过壁面解析大涡模拟研究超声速涡轮叶栅中绝热与等温曲壁边界层及激波-边界层相互作用，揭示冷却壁面使动量剖面更饱满、更不易分离，并分析了压力梯度、可压缩性和雷诺应力对动量平衡的影响机制。
2025-09-18 physics.flu-dyn
